一种水下接收天线的双辐射体结构参数确认方法及装置转让专利
申请号 : CN202110261428.1
文献号 : CN112635979B
文献日 : 2021-05-11
发明人 : 王世宇 , 李丽华 , 冯士民 , 付天晖 , 陈斌 , 王龙飞 , 王永斌
申请人 : 中国人民解放军海军工程大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种水下接收天线的双辐射体结构参数确认方法,其特征在于,应用于一种双辐射体天线结构,所述双辐射体天线结构包括馈电点、长度相同且相对于所述馈电点对称放置的长天线振子、长度相同且相对于所述馈电点对称放置并与所述长天线振子正交连接的短天线振子,所述长天线振子的长度大于所述短天线振子,所述方法包括:确认所述双辐射体天线结构预期工作环境内的预期工作频率,基于所述预期工作频率计算电磁波在空气中的第一波长以及电磁波在所述预期工作环境的海水内的第二波长;
通过所述第一波长与第二波长构建所述长天线振子在空气中的第一电流分布与所述短天线振子在海水中的第二电流分布,计算所述长天线振子的第一单臂长度、所述短天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距;
根据所述第一单臂长度、第二单臂长度以及水平间距调整所述双辐射体天线结构。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述双辐射体天线结构上的电流分布呈正弦分布。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算所述长天线振子的第一单臂长度、所述短天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距,包括:分别计算内部驻波处于波节位置、馈电点电流为最大值、长短天线振子连接点处电流为零情况下的第一电流分布和第二电流分布,确定第一单臂长度、第二单臂长度以及水平间距。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:将所述长天线振子划分为多个第一天线元,将所述短天线振子划分为多个第二天线元,确定各天线元的辐射电场;
对各所述辐射电场进行叠加,得到辐射总场。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述对各所述辐射电场进行叠加,得到辐射总场之后,还包括:
确定所述辐射总场对应的模值和方向图函数;
基于所述双辐射体天线结构的方向角计算所述方向图函数,得到所述双辐射体天线结构的变量统一方向图函数。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:上传并存储所述双辐射体天线结构的各参数至服务器数据库中,并与所述服务器数据库中的历史存储参数数据进行比对,分别确认所述双辐射体天线结构的各所述参数的优化比例数据,所述参数包括所述第一电流分布、第二电流分布、辐射总场、变量统一方向图函数;
发送各所述优化比例数据至预设的用户终端。
7.一种水下接收天线的双辐射体结构参数确认装置,其特征在于,应用于一种双辐射体天线结构,所述双辐射体天线结构包括馈电点、长度相同且相对于所述馈电点对称放置的长天线振子、长度相同且相对于所述馈电点对称放置并与所述长天线振子正交连接的短天线振子,所述长天线振子的长度大于所述短天线振子,所述装置 包括:确认模块,用于确认所述双辐射体天线结构预期工作环境内的预期工作频率,基于所述预期工作频率计算电磁波在空气中的第一波长以及电磁波在所述预期工作环境的海水内的第二波长;
计算模块,用于通过所述第一波长与第二波长构建所述长天线振子在空气中的第一电流分布与所述短天线振子在海水中的第二电流分布,计算所述长天线振子的第一单臂长度、所述短天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距;
调整模块,用于根据所述第一单臂长度、第二单臂长度以及水平间距调整所述双辐射体天线结构。
8.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑6任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑6任一项所述方法的步骤。
说明书 :
一种水下接收天线的双辐射体结构参数确认方法及装置
技术领域
背景技术
半波长的寄生振子,通过增加天线带宽的方式,提高天线稳定性。两组辐射体采用正交方式
相互连接,双辐射体天线的远区辐射场是在主振子的远区场上叠加寄生振子的辐射场。然
而,传统的典型双辐射体天线,当对称振子作为复杂海况中的水下接收天线而淹没在海水
中时,接收的特高频电磁波需要跨越空气、海水两种介质,其轴向增益很差,无法适应电磁
波进入海水后的波长变化。为了让天线能够较好的工作于海面环境,需要严格计算天线的
短辐射体及短辐射体之间的水平间距等参数,现有技术无法简单便捷的快速计算出参数并
进行调整。
发明内容
所述馈电点对称放置的长天线振子、长度相同且相对于所述馈电点对称放置并与所述长天
线振子正交连接的短天线振子,所述长天线振子的长度大于所述短天线振子,所述方法包
括:
长;
天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距;
水平间距。
优化比例数据,所述参数包括所述第一电流分布、第二电流分布、辐射总场、变量统一方向
图函数;
所述馈电点对称放置的长天线振子、长度相同且相对于所述馈电点对称放置并与所述长天
线振子正交连接的短天线振子,所述长天线振子的长度大于所述短天线振子,所述方法包
括:
海水内的第二波长;
长度、所述短天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距;
面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。
式提供的方法。
算,根据计算结果调整天线的结构,能够使得调整后的双辐射体结构相对于单一辐射体的
对称振子天线,其具备更高的增益,且在复杂海况中的稳定性好。
附图说明
普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
组合,因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而,如
果一个实施例包含特征A、B、C,另一个实施例包含特征B、D,那么本发明也应视为包括含有
A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例,尽管该实施例可能并未在以下内容
中有明确的文字记载。
个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺
序不同的顺序来执行,并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外,可以将关于一些示例描
述的特征组合到其他示例中。
天线结构包括馈电点1、长度相同且相对于所述馈电点1对称放置的长天线振子2、长度相同
且相对于所述馈电点1对称放置并与所述长天线振子2正交连接的短天线振子3,所述长天
线振子2的长度大于所述短天线振子3,所述方法包括:
第二波长。
构的预期工作环境即预期投入使用的海域中的预期工作频率。在确定了预期工作频率后,
基于预期工作频率来分别计算确定电磁波在空气和海水中的波长。
电磁波在海水中的波长 。
述短天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距。
第一单臂长度 、短天线振子的第二单臂长度 、短天线振子之间的水平间距d,首先将
构建双辐射体天线结构的电流分布式。
水平间距。
时, , ,即馈电点电流为最大值;当y=0, 时,
, 时, ,即长、短辐射体连接点处电流为零。 、 分
别为电磁波在空气中和海水中的波数。
辐射体天线结构,以此使得调整后的天线结构能够在实际投入预期工作环境中进行工作
时,能够不受复杂海况的影响,保证天线结构更高的轴向增益以及更好的稳定性。
为 ,其上电流为正弦分布,故对其远区辐射场的确定过程如下:
似处理几何关系示意图;如图3(d)所示,其为短天线振子的远场近似处理几何关系示意图。
处或 处的天线元的辐射电场可以写作下式:
函数如下:
值的双辐射体天线结构能够完美弥补半波振子在垂直于海面时天线轴线方向的增益很差
的问题。
优化比例数据,所述参数包括所述第一电流分布、第二电流分布、辐射总场、变量统一方向
图函数;
项数据上传并存储至预先设立的服务器数据库中,服务器数据库中存储有历史存储参数数
据,历史存储参数数据可以是与该双辐射体天线结构预期工作环境、预期工作频率相同的
其他半波振子或其他双辐射体天线结构所实际测量得到的历史参数数据,用来进行数据比
对,并自动确认计算出各参数相对于对应的历史参数数据的优化比例数据,以此通过数据
的形式直观表征调整后的双辐射体天线结构相对历史调整或其他结构的天线的优劣程度。
在生成优化比例数据后,将优化比例数据通过云端发送至预设的用户终端即用户的手机端
或电脑端,以此保证用户能够及时了解调整后的双辐射体天线结构的参数情况,辅助用户
对调整后双辐射体天线结构是否符合实际需求进行判断。
装置,用于执行本发明图1所示实施例的方法,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相
关的部分,具体技术细节未揭示的,请参考本发明图1所示的实施例。
的海水内的第二波长;
单臂长度、所述短天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距;
单臂长度以及水平间距。
的各所述参数的优化比例数据,所述参数包括所述第一电流分布、第二电流分布、辐射总
场、变量统一方向图函数;
功能的软件和/或硬件,其中硬件例如可以是现场可编程门阵列(Field-Programmable
Gate Array,FPGA)、集成电路(Integrated Circuit,IC)等。
央处理器701,至少一个网络接口704,用户接口703,存储器705,至少一个通信总线702。
令、程序、代码集或指令集,以及调用存储在存储器705内的数据,执行电子设备700的各种
功能和处理数据。可选的,中央处理器701可以采用数字信号处理(Digital Signal
Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field‑Programmable Gate Array,FPGA)、可编程逻
辑阵列(Programmable Logic Array,PLA)中的至少一种硬件形式来实现。中央处理器701
可集成中央中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、图像中央处理器(Graphics
Processing Unit,GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中,CPU主要处理操作系
统、用户界面和应用程序等;GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制;调制解
调器用于处理无线通信。可以理解的是,上述调制解调器也可以不集成到中央处理器701
中,单独通过一块芯片进行实现。
(non‑transitory computer‑readable storage medium)。存储器705可用于存储指令、程
序、代码、代码集或指令集。存储器705可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区
可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功
能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等;存储数据区可存储上面各
个方法实施例中涉及到的数据等。存储器705可选的还可以是至少一个位于远离前述中央
处理器701的存储装置。如图7所示,作为一种计算机存储介质的存储器305中可以包括操作
系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。
射体结构参数确认应用程序,并具体执行以下操作:
长;
天线振子的第二单臂长度以及所述短天线振子之间的水平间距;
盘,包括软盘、光盘、DVD、CD‑ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、
VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC),或适合于存储指令和/
或数据的任何类型的媒介或设备。
依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知
悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本发明
所必须的。
逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可
以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间
的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口,装置或单元的间接耦合或通信连
接,可以是电性或其它的形式。
网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。
元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体
现出来,该计算机软件产品存储在一个存储器中,包括若干指令用以使得一台计算机设备
(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分
步骤。而前述的存储器包括:U盘、只读存储器(Read‑Only Memory, ROM)、随机存取存储器
(Random Access Memory,RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可以包括:闪存盘、只读存储器(Read‑Only Memory, ROM)、随机存取器(Random Access
Memory,RAM)、磁盘或光盘等。
说明书及实践这里的公开后,将容易想到本公开的其实施方案。本发明旨在涵盖本公开的
任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理
并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视
为示例性的,本公开的范围和精神由权利要求限定。